风力发电机组的塔筒及风力发电机组的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种风力发电机组的塔筒及风力发电机组。风力发电机组的塔筒包括多个塔筒分片和夹持部，各塔筒分片的两侧边均设置有连接结构，夹持部具有容纳并限定连接结构的位置的限位空间，夹持部通过限位空间与相邻的两个塔筒分片的连接结构配合并固定连接相邻的两个塔筒分片。本实用新型通过将塔筒分成多片制造，解决了大直径塔筒制造及运输受限的问题，从而可以实现大直径塔筒的设计，能有效提高轮毂中心高并降低塔筒重量，而且安装方便，减轻了施工现场的劳动强度。
【专利说明】
风力发电机组的塔筒及风力发电机组
技术领域
[0001]本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的塔筒和风力发电机组。
【背景技术】
[0002]随着风力发电机组容量的不断增大，以及风切变化大的区域对高空风能利用的迫切性，高度大于100米的风力发电机塔架越来越受到市场的青睐。而为了实现建造、使用高塔架这一需求，而且为了增大高塔架的稳定性，塔架底部的直径需要做的越来越大以获得最优的效果。
[0003]而目前，钢制管状塔架主要受到以下几方面的限制:运输条件，特别是用于陆地运输时，由于受到桥洞等障碍物的影响，塔筒直径最大4.3?4.5米;生产条件，目前对卷制焊接塔筒，塔筒厂卷板壁厚最大约为80mm，而运用传统钢制管状塔架技术，往往设计出的塔筒壁厚很厚，加工制造困难;频率限制，传统钢制管状塔>100米，为了避免引起风机共振，往往需要设计特别厚的钢板以满足这种条件，而最终导致设计无法进行;经济性差，会由于塔筒太重而失去了经济性。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供一种风力发电机组的塔筒及风力发电机组，以解决大直径塔筒不便于运输及安装问题。
[0005]为达到上述目的，本实用新型的实施例提供一种风力发电机组的塔筒，塔筒包括多个塔筒分片和夹持部，各塔筒分片的两侧边均设置有连接结构，夹持部具有容纳并限定连接结构的位置的限位空间，夹持部通过限位空间与相邻的两个塔筒分片的连接结构配合并固定连接相邻的两个塔筒分片。
[0006]进一步地，沿远离所在的塔筒分片侧边的方向，连接结构的两侧面之间的距离逐渐增大，限位空间容纳并限定连接结构。
[0007]进一步地，夹持部包括第一夹持件，第一夹持件设置在塔筒分片的外侧，且第一夹持件在朝向塔筒分片的一侧设置有第一限位凹槽;第二夹持件，第二夹持件设置在塔筒分片的内侧，且第二夹持件在朝向塔筒分片的一侧设置有第二限位凹槽;紧固组件，紧固组件穿过第一夹持件和第二夹持件并将第一夹持件和第二夹持件锁紧，第一限位凹槽和第二限位凹槽组成限位空间，相邻两个塔筒分片上的连接结构位于限位空间内。
[0008]进一步地，第一限位凹槽的两侧壁沿远离第一限位凹槽的底壁的方向逐渐相互远离，第二限位凹槽的两侧壁沿远离第二限位凹槽的底壁的方向逐渐相互远离。
[0009]进一步地，沿第一夹持件和第二夹持件的长度方向，第一夹持件和第二夹持件上均依次设置有多个安装通孔，紧固组件为多个，且与安装通孔一一对应地设置。
[0010]进一步地，至少两个塔筒分片沿周向拼接形成塔筒段。
[0011 ]进一步地，至少两个塔筒段沿高度方向拼接形成塔筒，且位于相邻两个塔筒段上的夹持部不在塔筒的同一条母线上。
[0012]进一步地，至少两个塔筒段沿高度方向拼接形成塔筒，且相邻两个塔筒段之间通过法兰连接。
[0013]进一步地，各连接结构与其所在的塔筒分片的侧边通过对焊固定。
[0014]本实用新型还提供一种风力发电机组，包括塔筒，该塔筒为如前任一项的塔筒。
[0015]本实用新型提供的风力发电机组的塔筒，通过将塔筒分成多片制造，解决了大直径塔筒制造及运输受限的问题，从而可以实现大直径塔筒的设计，能有效提高轮毂中心高并降低塔筒重量，而且安装方便，减轻了施工现场的劳动强度。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型实施例的风力发电机组的塔筒的示意性爆炸图；
[0017]图2为图1中所示A区域的局部放大图；
[0018]图3为图1中所示B区域的局部放大图；
[0019]图4为图1中所示C区域的局部放大图；
[0020]图5为本实用新型实施例的风力发电机组的塔筒的示意性装配图；
[0021 ]图6为本实用新型实施例的风力发电机组的塔筒的示意性整体图；
[0022]图7为图6中所示D区域的局部放大图。
[0023]附图标记说明:
[0024]1、塔筒分片;2、夹持部;21、第一夹持件;211、第一限位凹槽;22、第二夹持件;221、第二限位凹槽;3、连接结构;32、过渡段;4、安装通孔。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图详细描述本实用新型的示例性实施例。
[0026]如图1所示，本实用新型的实施例提供一种风力发电机组的塔筒，塔筒包括多个塔筒分片I和夹持部2，各塔筒分片I为弧形或弯折成多边形，各塔筒分片I的两侧边均设置有连接结构3，夹持部2与相邻的两个塔筒分片I的连接结构3配合并固定连接相邻的两个塔筒分片I，夹持部2具有容纳并限定连接结构3的位置的限位空间。
[0027]通过将风力发电机组的塔筒设置成分片式结构，解决了大直径塔筒在陆地运输的受限的问题，从而可以实现大直径塔筒的设计和运输，能够有效地提高塔筒的中心高，而且减轻塔筒的整体重量。同时，相邻两个塔筒分片I之间通过夹持部2和连接结构3的配合来固定，不仅结构简单，而且可有效地节省施工现场的安装强度。
[0028]同时，连接结构3与塔筒分片I之间采用对焊的方式连接，由于对焊工艺成熟，而且对焊焊缝受力沿塔筒分片I钢板的乳制方向，无须对塔筒分片I钢板的层向撕裂性能提出特殊要求，同时有效降低了焊缝处的应力集中，提高焊缝的承载力。当然，在替代性实施例中，连接结构3与塔筒分片I也可一体成型，例如通过铸造等方式实现，这样也可实现相同的效果O
[0029]优选地，塔筒分片I的形状为圆弧形，这样有利于多个塔筒分片I组合拼接成一个圆形塔筒。
[0030]结合参考图1至图4，如图4所示，连接结构3沿远离所在的塔筒分片I侧边的方向，其两侧面之间的距离逐渐增大，限位空间容纳并限定连接结构3。该连接结构3沿垂直其长度方向的截面可被视为为一个梯形，该梯形截面中较短的一侧边可以直接与塔筒分片I相固定，该梯形截面中较长的一侧边远离塔筒分片I设置。该梯形截面中较短的一侧边也可以通过一个过渡段32与塔筒分片I相固定。该过渡段32的截面形状可以为矩形或其他任意形状，只要保证连接结构3与塔筒分片I可靠连接即可。过渡段32可以与连接结构3—体成型，也可单独加工再固定连接。当然，在一些替代性实施例中，也可将连接结构3沿垂直其长度方向的截面设置为三角形或其他规则形状。在优选的实施例中，连接结构3或过渡段32与塔筒分片I连接处的厚度与塔筒分片I的厚度相等，这样可保证连接结构3或过渡段32与塔筒分片I在对焊时，焊缝的平整度，也就保证了连接结构3与塔筒分片I之间的连接强度。
[0031]如图2和图3所示，夹持部2包括第一夹持件21、第二夹持件22和紧固组件。
[0032]具体地，第一夹持件21设置在塔筒分片I的外侧，而且第一夹持件21在朝向塔筒分片I的一侧还设置有第一限位凹槽211 ο第二夹持件22设置在塔筒分片I的内侧，而且第二夹持件22在朝向塔筒分片I的一侧还设置有第二限位凹槽221。这也就意味着，第一限位凹槽211和第二限位凹槽221是相对设置的，同时第一限位凹槽211和第二限位凹槽221构成了前述限位空间，该限位空间用以容纳并限定连接结构3，也就是说，相邻两个塔筒分片I上的连接结构3位于该限位空间内。进一步地，第一限位凹槽211的两侧壁沿着远离第一限位凹槽211的底壁的方向逐渐相互远离，第二限位凹槽221的两侧壁沿远离第二限位凹槽221的底壁的方向逐渐相互远离。也就是说，第一限位凹槽211沿垂直其长度方向的截面为一梯形，该梯形截面中较短的一侧边(即上底)位于靠近第一限位凹槽211的底壁，该梯形截面中较长的一侧边(即下底)远离第一限位凹槽211的底壁。也就是说，第一限位凹槽211的两侧壁为具有一定斜率的面。优选地，第一限位凹槽211的两侧壁的斜率与连接结构3的斜率相等。这样设置可保证第一限位凹槽211的两侧壁与连接结构3的斜面能够完全贴合，可保证相互间的连接强度，进而保证了相邻两片塔筒分片I之间的连接强度。当然，在一些替代性实施例中，第一限位凹槽211的两侧壁也可垂直于底壁，对应地，连接结构3的两个侧面也应设置直角面。第二限位凹槽221与第一限位凹槽211的结构完全相同，只是二者以相对的方式设置在塔筒壁的内外侧。
[0033]紧固组件穿过第一夹持件21和第二夹持件22，并将第一夹持件21和第二夹持件22锁紧。在本实用新型实施例中，该紧固组件由螺栓、螺母以及垫片组成。在替代性实施例中，该紧固组件也可由其他能够实现相同技术效果的预紧连接件组成。
[0034]如图5所示，本实用新型实施例提供的第一夹持件21和第二夹持件22，沿二者的长度方向，均设置有多个安装通孔4。多个紧固组件与多个安装通孔4一一对应地设置。优选地，多个安装通孔4沿着第一夹持件21和第二夹持件22的长度方向均匀设置，这样保证了多个紧固组件可均匀地设置在第一夹持件21和第二夹持件22上，避免了由于安装通孔4设置不均匀而产生的应力集中的问题，使得相邻塔筒分片I的连接处受力均匀。
[0035]如图6和图7所示，当需要将多个塔筒分片I拼接成塔筒段时，只需要将塔筒分片I的两侧边与连接结构3焊接固定在一起，然后将焊接好连接结构3的塔筒分片I依次拼接，再将第一夹持件21和第二夹持件22分别从塔筒分片I的内外侧将连接结构3夹紧，最后再将螺栓依次穿过分别位于第一夹持件21和第二夹持件22上的安装通孔4锁紧第一夹持件21和第二夹持件22即可。若该塔筒段即可满足所需塔筒的高度，可直接将拼接好的塔筒段用作塔筒。这样的连接方式既简单，也可有效地保证塔筒分片I之间的连接强度，更重要的是，这样的连接方式减小了施工现场的劳动强度，提高了现场施工的安装效率。
[0036]现如今，风力发电机组对塔筒高度的要求较高，为了满足这一需求，可将至少两个塔筒段纵向拼接形成塔筒。一般地，可在拼接完成的每个塔筒段的上下端面的内圆面上焊接法兰，这时只需要将相邻两个塔筒段之间上下对接整齐，再通过螺栓将相邻的塔筒段固定在一起即可。同时，也可以在相邻两个塔筒段连接处的法兰的内圈进行对焊，进一步保证其连接的可靠性，从而实现塔筒段的纵向拼接。一般来说，风力发电机组的塔筒不是上下等径的，相邻两个塔筒段，位于上方的塔筒段的下边缘的直径等于位于下方的塔筒段的上边缘的直径。也就是说，位于上方的塔筒段的下边缘的法兰直径等于位于下方的塔筒段的上边缘的法兰直径，且相邻的上下两个法兰的端面可完全重合，以保证使用螺栓连接时的稳定性，也可保证对焊时，焊缝的平整度，从而保证了塔筒段之间的连接强度。优选地，在本实用新型实施例中，位于相邻两个塔筒段上的夹持部不在塔筒的同一条母线上，也就是说，多个塔筒段纵向拼接时，相邻两个塔筒段上的连接处是错开的，这样避免了由于连接处共线而在塔筒壁上产生的应力集中。同时，至少两个塔筒段沿高度方向拼接形成塔筒时，相邻两个塔筒段之间通过法兰连接，这样有效地保证了塔筒段之间的连接强度，进而保证了塔筒的整体强度。
[0037]本实用新型实施例提供的塔筒可由单块钢板经过卷板机卷制而成，也可将多块钢板分别卷制成所需弧度，在通过焊接拼接成一整块塔筒分片I结构。这样一来，使得塔筒不再受到陆地运输时的桥洞等障碍物高度的限制，极大地方便了陆地运输，一定程度上也节约了运输成本。同样，夹持部2与连接结构3均是由金属材料制成。
[0038]本实用新型的风力发电机组的塔筒具有如下效果:
[0039]本实用新型通过将风力发电机组的塔筒进行分片制造，解决了大直径塔筒陆地运输受限的问题，从而可以实现大直径塔筒的设计，能有效提高轮毂中心高并降低塔筒重量。同时，塔筒分片之间采用夹持部和连接结构的配合的方式连接，安装方便，减轻了施工现场的劳动强度。而且，连接结构和塔筒分片之间采用对焊，焊接工艺成熟，受力性能好，探伤易于操作，质量易于控制。
[0040]以上，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种风力发电机组的塔筒，其特征在于，所述塔筒包括多个塔筒分片(I)和夹持部(2)，各所述塔筒分片(I)的两侧边均设置有连接结构(3)，所述夹持部(2)具有容纳并限定所述连接结构(3)的位置的限位空间，所述夹持部(2)通过所述限位空间与相邻的两个所述塔筒分片(I)的连接结构(3)配合并固定连接相邻的两个所述塔筒分片(I)。2.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，沿远离所在的塔筒分片(I)侧边的方向，所述连接结构(3)的两侧面之间的距离逐渐增大，所述限位空间容纳并限定所述连接结构⑶。3.根据权利要求2所述的塔筒，其特征在于，所述夹持部(2)包括: 第一夹持件(21)，所述第一夹持件(21)设置在所述塔筒分片(I)的外侧，且所述第一夹持件(21)在朝向所述塔筒分片(I)的一侧设置有第一限位凹槽(211); 第二夹持件(22)，所述第二夹持件(22)设置在所述塔筒分片(I)的内侧，且所述第二夹持件(22)在朝向所述塔筒分片(I)的一侧设置有第二限位凹槽(221); 紧固组件，所述紧固组件穿过所述第一夹持件(21)和所述第二夹持件(22)并将所述第一夹持件(21)和所述第二夹持件(22)锁紧，所述第一限位凹槽(211)和所述第二限位凹槽(221)组成所述限位空间，相邻两个所述塔筒分片(I)上的连接结构(3)位于所述限位空间内。4.根据权利要求3所述的塔筒，其特征在于，所述第一限位凹槽(211)的两侧壁沿远离所述第一限位凹槽(211)的底壁的方向逐渐相互远离，所述第二限位凹槽(221)的两侧壁沿远离所述第二限位凹槽(221)的底壁的方向逐渐相互远离。5.根据权利要求3所述的塔筒，其特征在于，沿所述第一夹持件(21)和所述第二夹持件(22)的长度方向，所述第一夹持件(21)和所述第二夹持件(22)上均依次设置有多个安装通孔(4)，所述紧固组件为多个，且与所述安装通孔(4)一一对应地设置。6.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，至少两个所述塔筒分片(I)沿周向拼接形成塔筒段。7.根据权利要求6所述的塔筒，其特征在于，至少两个所述塔筒段沿高度方向拼接形成塔筒，且位于相邻两个所述塔筒段上的所述夹持部(2)不在所述塔筒的同一条母线上。8.根据权利要求6所述的塔筒，其特征在于，至少两个所述塔筒段沿高度方向拼接形成塔筒，且相邻两个所述塔筒段之间通过法兰连接。9.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，各连接结构(3)与其所在的所述塔筒分片(I)的侧边通过对焊固定。10.—种风力发电机组，包括塔筒，其特征在于，所述塔筒为权利要求1至9中任一项的所述塔筒。
【文档编号】F03D13/20GK205445908SQ201620229149
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】张紫平, 赵庆栋, 胥勇
【申请人】北京金风科创风电设备有限公司